[發明專利]在基底管芯上包括半導體管芯和散熱器的堆疊半導體架構

在審

• 申請號: 201811456414.X
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN110021569A
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發明（設計）人: E.A.伯頓
• 申請（專利權）人: 英特爾公司
• 主分類號: H01L23/373
• 分類號: H01L23/373;H01L21/48
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 姜冰;楊美靈

描述了在堆疊半導體管芯之間設置了散熱器的堆疊半導體管芯架構以及用于形成這種架構的技術。堆疊半導體管芯架構可被包括在半導體封裝中或者用于形成半導體封裝。堆疊半導體管芯架構能包括：（i）基底管芯；（ii）布置在基底管芯上的多個堆疊半導體管芯；以及（iii）至少一個散熱器，設置在多個堆疊半導體管芯之間的一個或多個間隙中，或者設置在基底管芯上與多個堆疊半導體管芯鄰近的一個或多個區域中。散熱器能幫助管芯的熱管理，這能幫助改進堆疊半導體管芯架構的功率密度。還描述了至少一個其它堆疊半導體管芯架構。

技術領域

本文描述的實施例涉及用于半導體封裝的堆疊半導體管芯架構。更確切地說，本文描述的實施例涉及在基底管芯上包括半導體管芯和散熱器的堆疊半導體管芯架構以及形成這種架構的技術。

背景技術

高性能計算應用（諸如服務器）正在驅動堆疊半導體管芯架構所需的功率密度的增大。然而，隨著功率密度增大，不想要的熱能也隨之增大。這種不想要的熱能因此能將堆疊半導體管芯架構的功率密度限制到遠低于堆疊半導體管芯架構能產生的水平。

附圖說明

本文描述的實施例在附圖的圖中作為示例而非限制被圖示，其中相似的附圖標記指示類似特征。

圖1A-1B是根據一個或多個實施例的在基底管芯上包括多個堆疊半導體管芯和多個散熱器的堆疊半導體架構的等距視圖。

圖2A-2F是根據若干實施例的在基底管芯上包括多個堆疊半導體管芯和多個散熱器的堆疊半導體架構的橫截面側視圖圖示。

圖3A-3B是根據一個或多個實施例的包括在基底管芯上的多個堆疊半導體管芯、在基底管芯上的多個散熱器和熱沉的堆疊半導體架構的等距視圖。

圖4A-4B是根據一個或多個實施例的構建在基底管芯上包括多個堆疊半導體管芯和多個散熱器的堆疊半導體架構的方法的工藝流程圖示。

圖5是根據一實施例的利用具有堆疊半導體架構的半導體封裝的計算機系統的示意性框圖的圖示。

具體實施方式

本文描述的實施例針對在基底管芯上包括半導體管芯和散熱器的堆疊半導體管芯架構以及形成這種架構的技術。本文描述的堆疊半導體管芯架構的實施例可被包括在半導體封裝中或者用于形成半導體封裝。在一個實施例中，多個半導體管芯被堆疊在基底管芯上。堆疊半導體管芯可以以不同的方式布置在基底管芯上（例如，在堆疊的管芯之間包括間隙的布置、要求堆疊的管芯在組中的布置等）。該布置能是環形布置、網格布置或者任何其它合適的布置。在一個實施例中，一個或多個散熱器被放置在基底管芯上在堆疊半導體管芯之間的間隙中。在一個實施例中，一個或多個散熱器被放置在基底管芯的與堆疊半導體管芯鄰近的一個或多個區域或區上。在另外實施例中，一個或多個散熱器被放置在基底管芯的與堆疊半導體管芯的組鄰近的一個或多個區域或區上，其中該組在該組中的任何兩個管芯之間不包括任何散熱器。散熱器能由硅半導體管芯或由銅、鋁、鋼、鎳、任何其它金屬、金屬合金、任何其它導電材料或者它們的任何組合形成。散熱器能幫助半導體管芯的熱管理，這能幫助增大由堆疊半導體管芯架構提供的功率密度。在另一實施例中，散熱器中的至少一個為堆疊半導體管芯架構提供電功能。此電功能可以包括但不限于最小化架構中的信號路徑的電阻抗的有害改變以及經由多個電感器的電壓調節。簡言之，并且在一個實施例中，堆疊半導體管芯架構包括：（i）至少一個基底管芯；（ii）基底管芯上的多個堆疊半導體管芯；以及（iii）在基底管芯上在多個堆疊半導體管芯之間的一個或多個間隙中的或者在基底管芯的與多個堆疊半導體管芯鄰近的一個或多個區域中的一個或多個散熱器。在另一實施例中，堆疊半導體管芯架構還包括與散熱器和/或堆疊半導體管芯接觸的熱沉以幫助熱管理。散熱器還能與基底管芯電接觸。以這種方式，散熱器能幫助為堆疊半導體管芯架構提供電擴散功能。熱沉還可以被圖案化成包括用于功率轉換（例如，DC到DC轉換等）的電感器的集合。